В рамках эксперимента под названием «Микрогравитационное исследование затвердевания цемента» ученые Университета штата Пенсильвания отправили на МКС основные ингредиенты — трикальцийсиликат, гидратную известь и дистиллированную воду. Затем их смешивали в пакетах и оставляли на 42 дня для затвердевания в процессе гидратации.
Результаты показали, что цемент, смешанный в условиях микрогравитации, действительно может затвердеть так же, как и в земных условиях. Изготовленную цементную смесь сравнили с контрольной партией, приготовленной из точно тех же ингредиентов на Земле.
Исследователи обнаружили: недостаток гравитации на космической станции привел к образованию цемента с удивительно однородной плотностью. Тем временем смешанная на Земле партия приобрела более слоистую структуру из-за гравитационного осаждения.
Автор исследования, инженер из пенсильванского университета Александра Радлинска говорит, что более равномерная плотность космического цемента должна сделать его более прочным.
Однако космический цемент образует много больших воздушных карманов, что делает его более пористым, чем земной.
Пузырьки воздуха не поднимаются на поверхность свежеприготовленного космического цемента, как это происходит на земле, где плавучесть имеет значение.
«Нам еще предстоит измерить прочность материала, образованного в космосе», — говорит Александра Радлинска.
Чтобы определить, является ли более однородный, но более пористый космический цемент более прочным, чем его смешанный с землей собрат, ученые собираются после завершения микроструктурного анализа уничтожить образцы. И определить, играет ли однородность или пористость большую роль в общей прочности цемента.
Возможность смешивать цемент в космосе имеет огромное значение для будущего исследования соседних планет, полагают авторы эксперимента.
«Во время полетов на Луну и Марс люди и оборудование должны быть защищены от экстремальных температур и радиации, и единственный способ сделать это — создать инфраструктуру в этих внеземных средах, — говорит инженер из Пенсильвании. — Одной из идей является строительство из материала, подобного бетону. Бетон обеспечивает лучшую защиту, чем многие другие материалы».
Бетон, в базовом смысле, это просто агрегаты, такие как песок, гравий, камни — или смесь всех трех — смешанные с цементом. Гравий и камни, используемые для изготовления бетона, не обязательно должны поступать с Земли. Ученые полагают, что на Луне можно использовать местный материал — реголит, также известный как лунная пыль. Реголит представляет из себя зазубренные мелкозернистые частиц, что может помочь уменьшить пористость и увеличить прочность получающегося бетона.